اشیاء هوشمند
اشیاء هوشمند، به سادگی، سنگ بناهای اینترنت اشیاء هستند. آنها همان چیزی هستند که اشیاء روزمره را به شبکهای از اشیاء هوشمند تبدیل میکنند که قادرند از محیط اطراف خود بیاموزند و با آن به شیوهای معنادار تعامل داشته باشند. قدرت واقعی اشیاء هوشمند در اینترنت اشیاء، از شبکه شدن آنها با هم به دست میآید نه اینکه به عنوان اشیاء مستقل و جدا از هم باشند. این توانایی برای برقراری ارتباط از طریق شبکه، اثر ضربهای دارد و به همبستگی و تعامل بسیار پیچیدهای بین اشیاء هوشمند ناهمگون اجازه میدهد. برای مثال، در سنسورهای کشاورزی هوشمند، اگر یک سنسور یک دستگاه مستقل باشد که به سادگی رطوبت خاک را اندازهگیری کند، جالب و مفید است، اما انقلابی نیست. اگر همین سنسور به عنوان بخشی از یک شبکهی هوشمند متصل شود که قادر است به طور هوشمندانه با عملگرها برای راهاندازی سیستمهای آبیاری بر اساس آن اندازهگیریهای سنسور هماهنگ شود، چیزی به مراتب قدرتمندتر خواهیم داشت.
حتی فراتر از آن، تصور کنید که مجموعه سنسور/عملگر هماهنگ به طور هوشمندانه با مجموعههای سنسور/عملگر دیگری برای هماهنگی بیشتر در زمینهی کوددهی، کنترل آفات و غیره به هم متصل شدهاند و حتی با یک سیستم پشتیبان هوشمند برای محاسبهی پتانسیل عملکرد محصول ارتباط برقرار میکنند. اکنون این به یک سیستم کامل شباهت پیدا میکند که قدرت اینترنت اشیاء را آشکار میسازد و اتوماسیون هوشمندی را که از چنین فناوری انقلابی انتظار داریم، فراهم میکند.
برای اینکه برخی از این ابهامات را برطرف کنیم، در اینجا تعریفی از شیء هوشمند را ارائه میدهیم. یک شیء هوشمند، همانطور که در سراسر این کتاب توضیح داده شده است، دستگاهی است که حداقل دارای چهار ویژگی تعریفکنندهی زیر است (شکل زیر را ببینید):
واحد پردازش: یک شیء هوشمند برای به دست آوردن داده، پردازش و تجزیه و تحلیل اطلاعات حسی دریافت شده توسط حسگر(ها)، هماهنگی سیگنالهای کنترل با هر عملگر و کنترل عملکردهای مختلف روی شیء هوشمند، از جمله سیستمهای ارتباطی و برق، دارای نوعی واحد پردازش است. نوع خاص واحد پردازش مورد استفاده میتواند بسته به نیازهای پردازش خاص برنامههای مختلف، بسیار متفاوت باشد. رایجترین واحد پردازش، میکروکنترلر است زیرا از نظر شکل ظاهری کوچک، انعطافپذیر، برنامهنویسی ساده، همهگیر بودن، مصرف برق کم و هزینه کم، مورد توجه است.
حسگر(ها) و/یا عملگر(ها): یک شیء هوشمند از طریق حسگرها و عملگرها قادر به تعامل با دنیای فیزیکی است. همانطور که در پست های دیگر توضیح داده شد، حسگر محیط اطراف خود را یاد میگیرد و اندازهگیری میکند، در حالی که عملگر قادر است تغییراتی در دنیای فیزیکی ایجاد کند. یک شیء هوشمند نیازی به داشتن هر دو حسگر و عملگر ندارد. در واقع، یک شیء هوشمند میتواند بسته به کاربرد، یک یا چند حسگر و/یا عملگر داشته باشد.
دستگاه ارتباطی: واحد ارتباطی مسئول اتصال یک شیء هوشمند با سایر اشیاء هوشمند و دنیای خارج (از طریق شبکه) است. دستگاههای ارتباطی برای اشیاء هوشمند میتوانند باسیم یا بیسیم باشند. به طور غالب، در شبکههای اینترنت اشیاء، اشیاء هوشمند به دلایل متعددی از جمله هزینه، محدودیت در دسترس بودن زیرساخت و سهولت استقرار به صورت بیسیم به هم متصل میشوند. پروتکلهای ارتباطی متعدد و مختلفی برای اشیاء هوشمند وجود دارد.
منبع تغذیه: اشیاء هوشمند دارای اجزایی هستند که نیاز به تأمین نیرو دارند. جالب اینجاست که قابل توجهترین مصرف برق معمولاً از واحد ارتباطی یک شیء هوشمند ناشی میشود. همانطور که با سه جزء سازندهی دیگر شیء هوشمند، نیازمندیهای برق نیز بسته به کاربرد، بسیار متفاوت است. به طور معمول، اشیاء هوشمند از نظر انرژی محدود هستند، برای مدت زمان بسیار طولانی مستقر میشوند و دسترسی آسانی به آنها وجود ندارد. این ترکیب، به خصوص زمانی که شیء هوشمند به باتری متکی باشد، به این معنی است که بازده انرژی، مدیریت صحیح مصرف انرژی، حالتهای خواب، سختافزار با مصرف انرژی فوقالعاده کم و غیره عناصر مهم طراحی هستند. برای استقرارهای بلندمدت که اشیاء هوشمند عملاً غیرقابل دسترسی هستند، برق به طور معمول از منابع (مانند خورشیدی، پیزوالکتریک و غیره) به دست میآید یا به صورت ترکیبی، با استفاده از برق زیرساخت نیز به دست میآید.